[实用新型]应用于MEMS微纳加工的一体化无装配多层微齿轮结构

说明书

本实用新型公开一种应用于MEMS微纳加工的一体化无装配多层微齿轮结构，包括生根轴承、第一阶梯型齿轮定位结构、第二阶梯型齿轮定位结构和多层齿轮层，所述生根轴承下端面固定连接在一齿轮基底上，所述第二阶梯型齿轮定位结构设置于所述生根轴承的下端，所述第二阶梯型齿轮定位结构固定连接在所述齿轮基底上，所述第一阶梯型齿轮定位结构设置于所述生根轴承的上端，所述多层齿轮层套设在所述生根轴承的中部。本实用新型的多层微齿轮结构为一体化结构，多层微齿轮结构的装配精度一致性更好，更适于批量化生产，齿轮结构连接强度更高。

技术领域

本实用新型涉及微齿轮技术领域，特别是涉及一种应用于MEMS微纳加工的一体化无装配多层微齿轮结构。

背景技术

微机电系统(MEMS)已经成为工业及学术的研究的热点，其对工业的发展有很重要的意义。齿轮是指轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮的作用是将一根轴的转动传递给另一根轴，从而实现减速、增速、变向和换向等目的，是一种重要的机械基础件，应用非常广泛。

随着MEMS技术的发展和集成微系统的迫切需求，机械结构走向微型化的趋势越来越明显。齿轮、传动、驱动部件目前都面临着微型化的需求，在微型机器人、微纳操控平台等领域具备广阔的应用空间。利用MEMS微纳加工技术进行齿轮加工，具备批量化、集成化、与集成电路工艺兼容等优势。而且MEMS工艺技术中的金属微加工方式(包括UV-LIGA、金属牺牲层加工方式)能够获得强度高的复杂金属结构，是进行微齿轮加工的有效方法。

然而，目前一般采用机床和刀具的传统加工方式加工的齿轮结构直接应用于MEMS微纳加工微齿轮领域，微齿轮采用轴孔装配方式进行装配，无法加工成一体化无装配的微齿轮，存在无法批量化、装配精度一致性无法保证的问题。MEMS微纳加工工艺中的金属微加工方式一般是通过增材制造的方式制备的，金属增材制造的方式一般为电镀、溅射等，这些方法制作的金属材料与块体金属材料在材料致密度、材料强度等金属质量方面相去甚远，齿轮结构容易失效。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种应用于MEMS微纳加工的一体化无装配多层微齿轮结构，以解决上述现有技术存在的问题，使多层微齿轮结构为不需要装配的一体化结构，多层微齿轮结构的装配精度一致性更好，更适于批量化生产，齿轮结构连接强度更高。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种应用于MEMS微纳加工的一体化无装配多层微齿轮结构，包括生根轴承、第一阶梯型齿轮定位结构、第二阶梯型齿轮定位结构和多层齿轮层，所述生根轴承下端面固定连接在一齿轮基底上，所述第二阶梯型齿轮定位结构设置于所述生根轴承的下端，所述第二阶梯型齿轮定位结构固定连接在所述齿轮基底上，所述第一阶梯型齿轮定位结构设置于所述生根轴承的上端，所述多层齿轮层套设在所述生根轴承的中部。

优选地，所述多层齿轮层包括若干齿轮，若干所述齿轮之间通过隔离层电镀连接在一起。

优选地，所述第二阶梯型齿轮定位结构的上表面固定连接有第二防粘连圆柱，所述第一阶梯型齿轮定位结构的下表面固定连接有第一防粘连圆柱。

优选地，所述多层齿轮层的下表面固定连接有第三防粘连圆柱。

优选地，所述第一防粘连圆柱、第二防粘连圆柱及第三防粘连圆柱全部均匀分布于相应的表面上。

优选地，所述固定连接为电镀连接。

优选地，所述多层齿轮层中的最上层齿轮的上表面设置有环形凹槽，所述第一阶梯型齿轮定位结构设置于所述环形凹槽内，所述第一阶梯型齿轮定位结构的上表面与所述最上层齿轮的上表面位于同一个平面上。

优选地，所述第一防粘连圆柱与所述多层齿轮层的上表面间的距离为10-20μm，所述第二防粘连圆柱与所述多层齿轮层的下表面间的距离为10-20μm，所述第三防粘连圆柱与所述齿轮基底的上表面之间的距离为10-20μm。